JP2015232551A - Gas sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor capable of suppressing an electrical connection failure between a connection terminal and an electrode pad.SOLUTION: A gas sensor element 7 of an air-fuel ratio sensor 1 includes a plurality of through holes 163, 162, 161 that are formed in tip regions of electrode pads 25, 27, 29 to be their connection destinations on an insulation substrate 97. In the gas sensor element 7, no through hole is formed in a rear end region and a central region of the electrode pads 25, 27, 29 in a longitudinal direction. Since sites of the electrode pads 25, 27, 29 other than the tip region have large areas, it is easy to bring a connection terminal 15 into contact with the sites of the electrode pads 25, 27, 29 other than the tip region. This can prevent the connection terminal 15 from coming into contact with the through holes 163, 162, 161, and further suppress an electrical connection failure between the connection terminal 15 and the electrode pads 25, 27, 29.

Description

本発明は、固体電解質体および一対の電極部を有するセルと、セルに積層される板型形状の絶縁基板と、絶縁基板の外面に配置される複数の電極パッド部と、を備えるガスセンサに関する。   The present invention relates to a gas sensor including a cell having a solid electrolyte body and a pair of electrode portions, a plate-shaped insulating substrate stacked on the cell, and a plurality of electrode pad portions disposed on the outer surface of the insulating substrate.

測定対象ガス中の特定ガス成分を検出するガスセンサとしては、例えば、長手方向に延びる板型形状であり、特定ガス成分に応じたセンサ信号を出力するセルと、セルに積層される板型形状の絶縁性材料で形成され、後端側において厚さ方向に貫通して内部に導体が配置される複数のスルーホールを有する絶縁基板と、絶縁基板の外面に配置されるとともに複数のスルーホール(詳細には、内部の導体)を介してセルに接続されて、センサ信号を外部に出力する複数の電極パッド部と、を備えるものがある。   As a gas sensor for detecting a specific gas component in a measurement target gas, for example, a plate shape extending in the longitudinal direction, a cell that outputs a sensor signal corresponding to the specific gas component, and a plate shape stacked on the cell are used. An insulating substrate formed of an insulating material and having a plurality of through holes penetrating in the thickness direction on the rear end side and having conductors disposed therein, and a plurality of through holes disposed on the outer surface of the insulating substrate (details) Some of them include a plurality of electrode pad portions that are connected to the cell via internal conductors and output sensor signals to the outside.

そして、セルとしては、例えば、長手方向に延びる板型形状の絶縁材料で構成されると共に先端側に中空部を有する枠部材と、中空部に配置される固体電解質体と、固体電解質体の外面に形成される一対の電極部と、電極部に接続されると共に長手方向に延びる一対のリード部と、を備える埋設型セルがある(特許文献1)。   And as a cell, for example, a frame member made of a plate-shaped insulating material extending in the longitudinal direction and having a hollow portion on the tip side, a solid electrolyte body disposed in the hollow portion, and an outer surface of the solid electrolyte body There is a buried type cell including a pair of electrode portions formed on the substrate and a pair of lead portions connected to the electrode portions and extending in the longitudinal direction (Patent Document 1).

このような埋設型セルを採用することで、固体電解質体の使用量を低減でき、ガスセンサの製造コストを低減できる。
また、測定対象ガス中の特定ガス成分を検出するガスセンサとしては、上記の各構成に加えて、電極パッド部に接続される複数の接続端子と、接続端子が電極パッド部に接続された状態でガスセンサ素子を保持する主体金具と、を備えるものがある(特許文献1)。
By employing such a buried cell, the amount of solid electrolyte used can be reduced, and the manufacturing cost of the gas sensor can be reduced.
Moreover, as a gas sensor for detecting a specific gas component in the measurement target gas, in addition to each of the above-described configurations, a plurality of connection terminals connected to the electrode pad part and a state in which the connection terminals are connected to the electrode pad part Some have a metal shell for holding a gas sensor element (Patent Document 1).

特許第4093784号公報Japanese Patent No. 4093784

しかし、上記従来のガスセンサは、電極パッド部に接続される接続端子との電気的接続が不良となり、センサ信号を適切に出力できない場合がある。
例えば、絶縁基板における複数のスルーホールの形成位置がそれぞれ長手方向の異なる位置である場合には、複数の電極パッド部のうちいずれかにおいて、接続端子との当接位置がスルーホールの形成位置となる可能性がある。スルーホールの内部における導体の配置形態としては、スルーホールの内周壁面に導体が形成されてスルーホールの貫通方向となる中心軸部分が中空状態である配置形態や、スルーホールの内部に導体が充填されている配置形態などが挙げられる。
However, the above conventional gas sensor has a poor electrical connection with the connection terminal connected to the electrode pad portion, and may not output the sensor signal properly.
For example, when the formation positions of the plurality of through holes in the insulating substrate are positions different from each other in the longitudinal direction, the contact position with the connection terminal in any one of the plurality of electrode pad portions is the formation position of the through holes. There is a possibility. As for the arrangement form of the conductor inside the through hole, the conductor is formed on the inner peripheral wall surface of the through hole and the central axis portion in the through hole penetration direction is hollow, or the conductor is inside the through hole. The arrangement | positioning form etc. with which it is filled are mentioned.

このうち、導体の配置形態として中心軸部分が中空状態である配置形態を採用したスルーホールにおいては、複数のうちいずれか1つでも接続端子がスルーホールの形成位置で電極パッド部と当接する場合には、接続端子と電極パッド部との接触面積が小さくなり、接続端子と電極パッド部との電気的接続が不良となる可能性がある。   Among these, in the case of a through hole that employs an arrangement form in which the central axis portion is hollow as the conductor arrangement form, when any one of the plurality of connection terminals contacts the electrode pad portion at the through hole formation position In some cases, the contact area between the connection terminal and the electrode pad portion is reduced, and the electrical connection between the connection terminal and the electrode pad portion may be poor.

他方、導体の配置形態として中心軸部分が中空状態である配置形態を採用したスルーホールのみならず、導体が充填された配置形態を採用したスルーホールであっても、ガスセンサ素子と接続端子との組み付け工程において、接続端子の一部が変形する場合がある。具体的には、ガスセンサ素子と接続端子との組み付け工程において、接続端子をガスセンサ素子の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、接続端子の一部がスルーホールに引っかかり接続端子が変形する場合がある。このような接続端子の変形が生じると、接続端子と電極パッド部との電気的接続不良(断線異常)が発生する可能性がある。   On the other hand, not only the through hole adopting the arrangement form in which the central axis portion is hollow as the conductor arrangement form, but also the through hole adopting the arrangement form filled with the conductor, the gas sensor element and the connection terminal In the assembly process, some of the connection terminals may be deformed. Specifically, in the process of assembling the gas sensor element and the connection terminal, when the connection terminal is moved (slid) from the rear end side to the front end side of the outer surface of the gas sensor element, a part of the connection terminal becomes a through hole. The hook connection terminal may be deformed. When such deformation of the connection terminal occurs, there is a possibility that an electrical connection failure (abnormal disconnection) between the connection terminal and the electrode pad portion may occur.

そこで、本発明は、接続端子と電極パッド部との電気的接続が不良となることを抑制できるガスセンサを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the gas sensor which can suppress that the electrical connection of a connection terminal and an electrode pad part becomes defective.

本発明の1つの局面におけるガスセンサは、ガスセンサ素子と、複数の接続端子と、主体金具と、を備えて、測定対象ガス中の特定ガス成分を検出する。
ガスセンサ素子は、セルと、絶縁基板と、複数の電極パッド部と、を備える。
A gas sensor according to one aspect of the present invention includes a gas sensor element, a plurality of connection terminals, and a metal shell, and detects a specific gas component in a measurement target gas.
The gas sensor element includes a cell, an insulating substrate, and a plurality of electrode pad portions.

セルは、枠部材と、固体電解質体と、一対の電極部と、一対のリード部と、を備える。
枠部材は、長手方向に延びる板型形状の絶縁材料で構成されて先端側に中空部を有すると共に、後端側において厚さ方向に貫通して内部に導体が配置される複数の第1スルーホールを有する。固体電解質体は、中空部に配置される。一対の電極部は、固体電解質体の外面に形成される。一対のリード部は、電極部および第1スルーホールに接続されると共に長手方向に延びる。
The cell includes a frame member, a solid electrolyte body, a pair of electrode portions, and a pair of lead portions.
The frame member is made of a plate-shaped insulating material extending in the longitudinal direction, has a hollow portion at the front end side, and has a plurality of first throughs through which conductors are disposed in the rear end side in the thickness direction. Has a hole. The solid electrolyte body is disposed in the hollow portion. The pair of electrode portions are formed on the outer surface of the solid electrolyte body. The pair of lead portions are connected to the electrode portion and the first through hole and extend in the longitudinal direction.

絶縁基板は、セルに積層される板型形状の絶縁性材料で形成され、後端側において厚さ方向に貫通して内部に導体が配置されるとともに複数の第1スルーホールに連通してなる複数の第2スルーホールを有する。複数の電極パッド部は、絶縁基板の外面に配置される複数の第2スルーホールに接続される。   The insulating substrate is formed of a plate-shaped insulating material laminated on the cell, and has a conductor penetrating in the thickness direction on the rear end side and communicating with the plurality of first through holes. A plurality of second through holes are provided. The plurality of electrode pad portions are connected to the plurality of second through holes arranged on the outer surface of the insulating substrate.

複数の接続端子は、電極パッド部に接続される。主体金具は、接続端子が電極パッド部に接続された状態でガスセンサ素子を保持する。
複数の第2スルーホールは、絶縁基板のうち、それぞれの接続先となる電極パッド部の先端領域に形成される。
The plurality of connection terminals are connected to the electrode pad portion. The metal shell holds the gas sensor element in a state where the connection terminal is connected to the electrode pad portion.
The plurality of second through holes are formed in the tip region of the electrode pad portion that is the connection destination of each of the insulating substrates.

このように構成されたガスセンサでは、電極パッド部のうち先端領域に第2スルーホールが形成されており、電極パッド部のうち長手方向における後端領域および中央領域には第2スルーホールは形成されていない。そして、電極パッド部のうち先端領域以外の箇所(換言すれば、後端領域および中央領域のうちいずれかの箇所)は大きい面積を占めるため、接続端子を電極パッド部のうち先端側領域以外の箇所に当接させることは容易となる。   In the gas sensor configured as described above, the second through hole is formed in the distal end region of the electrode pad portion, and the second through hole is formed in the rear end region and the central region in the longitudinal direction of the electrode pad portion. Not. Since the electrode pad portion other than the tip region (in other words, one of the rear end region and the central region) occupies a large area, the connection terminal is connected to the electrode pad portion other than the tip side region. It becomes easy to make it contact | abut to a location.

このように、電極パッド部のうち先端領域以外の箇所で接続端子と接続する構成を採ることが容易となるため、接続端子が第2スルーホールと当接するのを抑制でき、接続端子と電極パッド部との電気的接続が不良となるのを抑制できる。   Thus, since it becomes easy to take the structure which connects with a connection terminal in places other than a front-end | tip area | region among electrode pad parts, it can suppress that a connection terminal contact | abuts with a 2nd through hole, and a connection terminal and an electrode pad It can suppress that electrical connection with a part becomes defective.

また、電極パッド部のうち先端領域に第2スルーホールが形成されることで、電極パッド部に接続される接続端子との組み付け工程において、接続端子をガスセンサ素子の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、第2スルーホール上を接続端子が移動することがない。このため、接続端子の一部が第2スルーホールに引っかかり接続端子が変形することを抑制でき、接続端子の変形に伴う接続端子と電極パッド部との電気的接続不良(断線異常)が発生することを抑制できる。   In addition, since the second through hole is formed in the tip region of the electrode pad part, the connecting terminal is connected to the tip from the rear end side of the outer surface of the gas sensor element in the assembly process with the connecting terminal connected to the electrode pad part. When moving (sliding) to the side, the connection terminal does not move on the second through hole. For this reason, it can suppress that a part of connection terminal is caught in a 2nd through hole, and a connection terminal deform | transforms, and the electrical connection defect (disconnection abnormality) of a connection terminal and an electrode pad part accompanying a deformation | transformation of a connection terminal generate | occur | produces. This can be suppressed.

よって、本発明のガスセンサ素子によれば、電極パッド部と接続端子との電気的接続不良の発生を抑制できる。
なお、第2スルーホールが電極パッド部の先端領域に形成される構成は、第2スルーホールが電極パッド部の後端領域に形成される構成に比べて、セルのリード部の長さを短くでき、リード部に用いる貴金属の使用量を低減できる。これにより、ガスセンサの製造コストを低減できる。
Therefore, according to the gas sensor element of this invention, generation | occurrence | production of the electrical connection failure of an electrode pad part and a connection terminal can be suppressed.
Note that the configuration in which the second through hole is formed in the tip end region of the electrode pad portion has a shorter cell lead portion length than the configuration in which the second through hole is formed in the rear end region of the electrode pad portion. And the amount of noble metal used for the lead portion can be reduced. Thereby, the manufacturing cost of a gas sensor can be reduced.

さらに、第1スルーホールおよび第2スルーホールの内部における導体の配置形態としては、例えば、スルーホールの内周壁面に導体が形成されてスルーホールの貫通方向となる中心軸部分が中空状態である配置形態や、スルーホールの内部に導体が充填されている配置形態などが挙げられる。   Furthermore, as an arrangement form of the conductors inside the first through hole and the second through hole, for example, a conductor is formed on the inner peripheral wall surface of the through hole, and the central axis portion in the through hole penetration direction is hollow. Arrangement forms, arrangement forms in which conductors are filled in through holes, and the like can be mentioned.

また、本発明のガスセンサにおいては、複数の電極パッド部は、絶縁基板の板面の幅方向における隙間を介して配置されてもよい。
この場合、ガスセンサ素子と接続端子との組み付け工程において、接続端子をガスセンサ素子の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、接続端子によって電極パッド部が削られて電極パッド部の削りカスが生じたとしても、複数の電極パッド部同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。
In the gas sensor of the present invention, the plurality of electrode pad portions may be arranged through gaps in the width direction of the plate surface of the insulating substrate.
In this case, in the assembly process of the gas sensor element and the connection terminal, when the connection terminal is moved (slid) from the rear end side to the front end side of the outer surface of the gas sensor element, the electrode pad portion is scraped by the connection terminal and the electrode Even if the chip portion of the pad portion is scraped, electrical connection failure (short circuit abnormality) due to conduction between the plurality of electrode pad portions is unlikely to occur.

つまり、電極パッド部の削りカスが生じた場合、削りカスの移動方向は、接続端子の移動方向である絶縁基板の板面の長手方向となり、絶縁基板の板面の幅方向(換言すれば、短手方向)への移動範囲は小さい。そして、複数の電極パッド部同士が幅方向における隙間を介して配置されているため、削りカスによって複数の電極パッド部同士が導通することが生じがたくなる。   That is, when the scrap of the electrode pad portion occurs, the moving direction of the scrap is the longitudinal direction of the plate surface of the insulating substrate, which is the moving direction of the connection terminal, and the width direction of the plate surface of the insulating substrate (in other words, The movement range in the short direction is small. In addition, since the plurality of electrode pad portions are arranged with gaps in the width direction, it is difficult for the plurality of electrode pad portions to be electrically connected to each other due to the scrap.

よって、本発明のガスセンサによれば、電極パッド部と接続端子との電気的接続不良の発生を抑制できる。
また、本発明のガスセンサにおいては、複数の電極パッド部は、絶縁基板の板面の長手方向における隙間を介して配置されてもよい。
Therefore, according to the gas sensor of this invention, generation | occurrence | production of the electrical connection failure of an electrode pad part and a connection terminal can be suppressed.
In the gas sensor of the present invention, the plurality of electrode pad portions may be arranged through gaps in the longitudinal direction of the plate surface of the insulating substrate.

このように、複数の電極パッド部が互いに長手方向における隙間を介して配置されることで、複数の電極パッド部は、互いの距離が離れた状態で配置されるため、何らかの異物の架橋によって複数の電極パッド部同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   As described above, since the plurality of electrode pad portions are arranged with gaps in the longitudinal direction from each other, the plurality of electrode pad portions are arranged in a state where the distance from each other is increased, and therefore, the plurality of electrode pad portions are formed by cross-linking of some foreign matter. Electrical connection failure (short circuit abnormality) is less likely to occur when the electrode pad portions are electrically connected.

また、複数の電極パッド部が、幅方向における隙間、および長手方向における隙間を介して配置される場合には、より一層、複数の電極パッド部同士の距離が離れた状態となるため、電極パッド部同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   In addition, when the plurality of electrode pad portions are arranged via the gap in the width direction and the gap in the longitudinal direction, the distance between the electrode pad portions is further increased, so the electrode pad Electrical connection failure (short circuit abnormality) due to conduction between the parts is less likely to occur.

よって、本発明のガスセンサによれば、複数の電極パッド部同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。
次に、本発明のガスセンサにおいては、複数の第1スルーホール同士の距離は、2.3[mm]以下であってもよい。
Therefore, according to the gas sensor of the present invention, electrical connection failure (short circuit abnormality) due to conduction between a plurality of electrode pad portions is unlikely to occur.
Next, in the gas sensor of the present invention, the distance between the plurality of first through holes may be 2.3 [mm] or less.

このような数値範囲に従って複数の第1スルーホールを配置することで、第1スルーホールの形成領域を小さくすることができ、ガスセンサ素子の小型化が可能となるとともに、ガスセンサの小型化が可能となる。   By arranging a plurality of first through holes according to such a numerical range, the formation region of the first through holes can be reduced, the gas sensor element can be downsized, and the gas sensor can be downsized. Become.

なお、本発明のガスセンサでは、セルとして枠部材の中空部に固体電解質体が配置される構成のセル(埋設型セル)を備えることから、第1スルーホールをセルに形成する場合には、固体電解質体ではなく絶縁材料で構成された枠部材に形成できる。このため、複数の第1スルーホール同士の距離を4.8[mm]未満に設定しても、複数の第1スルーホール間にリーク電流(漏れ電流)が発生することを抑制できる。   In addition, in the gas sensor of this invention, since the cell (embedded cell) of the structure by which a solid electrolyte body is arrange | positioned in the hollow part of a frame member is provided as a cell, when forming a 1st through hole in a cell, it is solid. It can be formed on a frame member made of an insulating material instead of the electrolyte body. For this reason, even if the distance between the plurality of first through holes is set to be less than 4.8 [mm], the occurrence of a leakage current (leakage current) between the plurality of first through holes can be suppressed.

よって、本発明によれば、複数の第1スルーホール間にリーク電流(漏れ電流)が発生することを抑制でき、セルの電極部から電極パッド部までの電流経路が異常状態となることを抑制できる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of leakage current (leakage current) between the plurality of first through holes, and to suppress the current path from the electrode portion of the cell to the electrode pad portion from becoming an abnormal state. it can.

次に、本発明のガスセンサにおいては、電極パッド部は、第2スルーホールの中心点よりも後端側領域の最大幅寸法が、第2スルーホールの中心点よりも先端側領域の最大幅寸法よりも大きい形状であってもよい。   Next, in the gas sensor of the present invention, the electrode pad portion has a maximum width dimension in the rear end side region from the center point of the second through hole, and a maximum width dimension in the tip side region from the center point of the second through hole. It may be a larger shape.

つまり、電極パッド部のうち第2スルーホールの中心点よりも後端側領域は、接続端子との当接領域となるため、この最大幅寸法が大きく確保された電極パッド部は、接続端子との接触状態が良好となる。   That is, since the rear end region of the electrode pad portion from the center point of the second through hole is a contact region with the connection terminal, the electrode pad portion having a large maximum width dimension is connected to the connection terminal. The contact state of is improved.

これにより、本発明のガスセンサによれば、電極パッド部と接続端子との電気的接続不良の発生を抑制できる。   Thereby, according to the gas sensor of this invention, generation | occurrence | production of the electrical connection failure of an electrode pad part and a connection terminal can be suppressed.

本発明のガスセンサによれば、電極パッド部と接続端子との電気的接続不良の発生を抑制できる。   According to the gas sensor of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of poor electrical connection between the electrode pad portion and the connection terminal.

空燃比センサの内部構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the internal structure of an air fuel ratio sensor. ガスセンサ素子の外観を表す斜視図である。It is a perspective view showing the external appearance of a gas sensor element. ガスセンサ素子を分解した斜視図である。It is the perspective view which decomposed | disassembled the gas sensor element. ガスセンサ素子の後端側における電極パッドの配置状態を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the arrangement state of the electrode pad in the rear end side of a gas sensor element. ガスセンサ素子のうちスルーホールの形成領域における内部構造を表した拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing the internal structure in the formation region of a through hole among gas sensor elements. ガスセンサ素子の成形体の製造方法に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the manufacturing method of the molded object of a gas sensor element. ガスセンサ素子の製造途中段階を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacture middle stage of a gas sensor element. スルーホール間の絶縁抵抗を測定した試験結果である。It is the test result which measured the insulation resistance between through holes. 第2実施形態のガスセンサ素子の後端側における電極パッドの配置状態を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the arrangement state of the electrode pad in the rear end side of the gas sensor element of 2nd Embodiment. 第3実施形態のガスセンサ素子の後端側における電極パッドの配置状態を表した説明図である。It is explanatory drawing showing the arrangement state of the electrode pad in the rear end side of the gas sensor element of 3rd Embodiment.

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
なお、以下に示す実施形態では、ガスセンサの一種である酸素センサのうち全領域空燃比センサ(以下単に、空燃比センサともいう)を例に挙げる。具体的には、自動車や各種内燃機関における空燃比フィードバック制御に使用するために、測定対象となる排ガス中の特定ガス(酸素)を検出するガスセンサ素子(検出素子)が組み付けられるとともに、内燃機関の排気管に装着される空燃比センサを例に挙げて説明する。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
In the embodiment described below, an all-range air-fuel ratio sensor (hereinafter also simply referred to as an air-fuel ratio sensor) is taken as an example of an oxygen sensor that is a kind of gas sensor. Specifically, for use in air-fuel ratio feedback control in automobiles and various internal combustion engines, a gas sensor element (detection element) for detecting a specific gas (oxygen) in exhaust gas to be measured is assembled, and the internal combustion engine An air-fuel ratio sensor attached to the exhaust pipe will be described as an example.

[1.第1実施形態]
[1−1.全体構成]
本実施形態のガスセンサ素子が使用される空燃比センサの全体の構成について、図1に基づいて説明する。図1は、空燃比センサの内部構成を表す断面図である。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
An overall configuration of an air-fuel ratio sensor in which the gas sensor element of the present embodiment is used will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the air-fuel ratio sensor.

図1に示す様に、本実施形態における空燃比センサ1は、排気管に固定するためのネジ部3が外表面に形成された筒状の主体金具5と、軸線O方向(空燃比センサ1の長手方向:図1の上下方向)に延びる板状形状のガスセンサ素子7と、ガスセンサ素子7の径方向周囲を取り囲むように配置される筒状のセラミックスリーブ9と、軸線O方向に貫通する挿通孔11の内壁面がガスセンサ素子7の後端部の周囲を取り囲む状態で配置される絶縁コンタクト部材13(セパレータ13)と、ガスセンサ素子7とセパレータ13との間に配置される5個(図1には2個のみ図示)の接続端子15と、を備えている。   As shown in FIG. 1, an air-fuel ratio sensor 1 according to the present embodiment includes a cylindrical metal shell 5 having a screw part 3 formed on the outer surface for fixing to an exhaust pipe, and an axis O direction (air-fuel ratio sensor 1 Plate-shaped gas sensor element 7 extending in the longitudinal direction of FIG. 1, a cylindrical ceramic sleeve 9 arranged to surround the circumference of the gas sensor element 7 in the radial direction, and an insertion penetrating in the direction of the axis O An insulating contact member 13 (separator 13) arranged with the inner wall surface of the hole 11 surrounding the rear end of the gas sensor element 7, and five pieces arranged between the gas sensor element 7 and the separator 13 (FIG. 1). , Only two of them are shown).

ガスセンサ素子7は、後に詳述する様に、長手方向に伸びる直方体形状の素子本体部70と、素子本体部70の先端側を覆う多孔質の保護層17と、を備える。素子本体部70は、その先端側に、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出する検知部90を備える。また、ガスセンサ素子7は、後端側(図1の上方:長手方向後端部)の外表面のうち表裏の位置関係となる第1主面21および第2主面23に、電極パッド25,27,29,31,33(詳細は、図2,図3参照)が形成されている。   As will be described in detail later, the gas sensor element 7 includes a rectangular parallelepiped element main body portion 70 extending in the longitudinal direction and a porous protective layer 17 covering the tip end side of the element main body portion 70. The element main body 70 includes a detection unit 90 that detects a specific gas contained in the measurement target gas on the tip side. In addition, the gas sensor element 7 has electrode pads 25 on the first main surface 21 and the second main surface 23 that are in a positional relationship of the front and back of the outer surface on the rear end side (upper side in FIG. 1: rear end portion in the longitudinal direction). 27, 29, 31, and 33 (see FIGS. 2 and 3 for details) are formed.

接続端子15は、ガスセンサ素子7の電極パッド25,27,29,31,33にそれぞれ電気的に接続されるとともに、外部からセンサの内部に配設されるリード線35にも電気的に接続されており、リード線35が接続される外部機器と電極パッド25,27,29,31,33との間に流れる電流の電流経路を形成する。   The connection terminal 15 is electrically connected to the electrode pads 25, 27, 29, 31, and 33 of the gas sensor element 7, and is also electrically connected to a lead wire 35 disposed inside the sensor from the outside. Thus, a current path for a current flowing between the external device to which the lead wire 35 is connected and the electrode pads 25, 27, 29, 31, 33 is formed.

主体金具5は、軸線O方向に貫通する貫通孔37を有し、貫通孔37の径方向内側に突出する棚部39を有する略筒状形状に構成されている。この主体金具5は、検知部90を貫通孔37の先端よりも先端側に配置し、電極パッド25,27,29,31,33を貫通孔37の後端よりも後端側に配置する状態で、貫通孔37に挿通されたガスセンサ素子7を保持するよう構成されている。   The metal shell 5 has a through-hole 37 that penetrates in the direction of the axis O, and has a substantially cylindrical shape having a shelf 39 that protrudes radially inward of the through-hole 37. In the metal shell 5, the detection unit 90 is disposed on the front end side of the through hole 37, and the electrode pads 25, 27, 29, 31, 33 are disposed on the rear end side of the through hole 37. Thus, the gas sensor element 7 inserted through the through hole 37 is held.

また、主体金具5の貫通孔37の内部には、ガスセンサ素子7の径方向周囲を取り囲む状態で、環状形状のセラミックホルダ41、滑石リング43、滑石リング45、及び上述のセラミックスリーブ9が、この順に先端側から後端側にかけて積層されている。   Further, inside the through hole 37 of the metal shell 5, an annular ceramic holder 41, a talc ring 43, a talc ring 45, and the above-described ceramic sleeve 9 are provided so as to surround the periphery of the gas sensor element 7 in the radial direction. They are laminated in order from the front end side to the rear end side.

このセラミックスリーブ9と主体金具5の後端部47との間には、加締パッキン49が配置され、一方、セラミックホルダ41と主体金具5の棚部39との間には、滑石リング43やセラミックホルダ41を保持するための金属ホルダ51が配置されている。なお、主体金具5の後端部47は、加締パッキン49を介してセラミックスリーブ9を先端側に押し付けるように、加締められている。   A caulking packing 49 is disposed between the ceramic sleeve 9 and the rear end portion 47 of the metal shell 5. On the other hand, between the ceramic holder 41 and the shelf 39 of the metal shell 5, a talc ring 43 or the like. A metal holder 51 for holding the ceramic holder 41 is arranged. Note that the rear end portion 47 of the metal shell 5 is crimped so as to press the ceramic sleeve 9 toward the front end side via a crimping packing 49.

更に、主体金具5の先端部53の外周には、ガスセンサ素子7の突出部分を覆う金属製(例えば、ステンレスなど)の二重構造とされたプロテクタ55が溶接等によって取り付けられている。   Further, a metal double protector 55 (for example, stainless steel) covering the protruding portion of the gas sensor element 7 is attached to the outer periphery of the distal end portion 53 of the metal shell 5 by welding or the like.

一方、主体金具5の後端側外周には、外筒57が固定されている。また、外筒57の後端側の開口部には、各電極パッド25,27,29,31,33とそれぞれ電気的に接続される5本のリード線35(図1では3本が図示)が挿通されるリード線挿通孔59が形成されたグロメット61が配置されている。   On the other hand, an outer cylinder 57 is fixed to the outer periphery on the rear end side of the metal shell 5. Further, in the opening on the rear end side of the outer cylinder 57, five lead wires 35 (three are shown in FIG. 1) electrically connected to the electrode pads 25, 27, 29, 31, 33, respectively. A grommet 61 in which a lead wire insertion hole 59 is inserted is disposed.

なお、セパレータ13の外周には、鍔部63が形成されており、鍔部63は、保持部材65を介して外筒57に固定されている。
[1−2.ガスセンサ素子の構成]
次に、本実施形態の要部であるガスセンサ素子7の構成について、図2〜図5に基づいて詳細に説明する。
A flange 63 is formed on the outer periphery of the separator 13, and the flange 63 is fixed to the outer cylinder 57 via a holding member 65.
[1-2. Configuration of gas sensor element]
Next, the structure of the gas sensor element 7 which is the principal part of this embodiment is demonstrated in detail based on FIGS.

図2は、ガスセンサ素子7の外観を表す斜視図である。
図2に示す様に、ガスセンサ素子7は、長手方向(Y軸方向)に延びる長尺の板材である。なお、図2において、長手方向がガスセンサの軸線O方向に沿う形態となる。また図2のZ軸方向は、長手方向に垂直な積層方向であり、X軸方向は、長手方向及び積層方向に垂直な幅方向である。
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the gas sensor element 7.
As shown in FIG. 2, the gas sensor element 7 is a long plate material extending in the longitudinal direction (Y-axis direction). In FIG. 2, the longitudinal direction is along the direction of the axis O of the gas sensor. 2 is a stacking direction perpendicular to the longitudinal direction, and the X-axis direction is a width direction perpendicular to the longitudinal direction and the stacking direction.

ガスセンサ素子7は、長手方向に伸びる直方体形状の素子本体部70と、素子本体部70の先端側(図2における下側)を覆う多孔質の保護層17と、を備える。素子本体部70は、長手方向に伸びる板状の素子部71と、同じく長手方向に延びる板状のヒータ73と、が積層されて構成されている(図3参照)。素子本体部70は、その先端側に、測定対象ガスに含まれる特定ガスを検出する検知部90を備える。保護層17は、多孔質状のアルミナで構成されており、少なくとも検知部90を覆うように、素子本体部70の先端面127及び側面(第1主面21,第2主面23,第1側面111、第2側面113)上に設けられる。   The gas sensor element 7 includes a rectangular parallelepiped element main body 70 extending in the longitudinal direction, and a porous protective layer 17 that covers the tip side (lower side in FIG. 2) of the element main body 70. The element body 70 is configured by laminating a plate-like element portion 71 extending in the longitudinal direction and a plate-like heater 73 extending in the longitudinal direction (see FIG. 3). The element main body 70 includes a detection unit 90 that detects a specific gas contained in the measurement target gas on the tip side. The protective layer 17 is made of porous alumina and covers at least the front end surface 127 and the side surfaces (the first main surface 21, the second main surface 23, the first main surface 21) of the element body 70 so as to cover at least the detection unit 90. Provided on side 111, second side 113).

図3に、ガスセンサ素子7を分解した斜視図を示す。なお、図3では、保護層17の図示を省略している。
ガスセンサ素子7の素子本体部70は、図3に分解して示す様に、積層方向の一方の側(図3の上側)に配置されて、長手方向に伸びる板状の素子部71と、素子部71の反対側(裏側)に配置されて、同じく長手方向に延びる板状のヒータ73と、を備える。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the gas sensor element 7. In addition, illustration of the protective layer 17 is abbreviate | omitted in FIG.
The element main body 70 of the gas sensor element 7 is disposed on one side in the stacking direction (upper side in FIG. 3) and extends in the longitudinal direction as shown in FIG. A plate-like heater 73 disposed on the opposite side (back side) of the portion 71 and extending in the longitudinal direction.

このうち、素子部71は、酸素濃淡電池セル81と、酸素ポンプセル89と、絶縁スペーサ93と、絶縁基板97と、を備えて構成される。
酸素濃淡電池セル81は、絶縁部材76と、固体電解質体75と、多孔質電極77と、リード部77aと、多孔質電極79と、リード部79aと、を備える。
Among these, the element unit 71 includes an oxygen concentration battery cell 81, an oxygen pump cell 89, an insulating spacer 93, and an insulating substrate 97.
The oxygen concentration battery cell 81 includes an insulating member 76, a solid electrolyte body 75, a porous electrode 77, a lead portion 77a, a porous electrode 79, and a lead portion 79a.

絶縁部材76は、アルミナを主体とした板型形状の部材であり、厚さ方向に貫通する貫通孔76aを備える。固体電解質体75は、絶縁部材76の貫通孔76aに配置される。一対の多孔質電極77、79は、固体電解質体75を挟み込むように、固体電解質体75の表面および裏面に配置される。   The insulating member 76 is a plate-shaped member mainly composed of alumina, and includes a through hole 76a penetrating in the thickness direction. The solid electrolyte body 75 is disposed in the through hole 76 a of the insulating member 76. The pair of porous electrodes 77 and 79 are arranged on the front and back surfaces of the solid electrolyte body 75 so as to sandwich the solid electrolyte body 75.

つまり、酸素濃淡電池セル81は、固体電解質体75が絶縁部材76の貫通孔76aに埋設される構成の埋設型セルである。
リード部77aは、一端が多孔質電極77に接続されると共に、ガスセンサ素子7(素子本体部70)の長手方向(図3では、左右方向)に延びるように配置される。リード部79aは、一端が多孔質電極79に接続されると共に、ガスセンサ素子7(素子本体部70)の長手方向(図3では、左右方向)に延びるように配置される。
That is, the oxygen concentration battery cell 81 is an embedded type cell having a configuration in which the solid electrolyte body 75 is embedded in the through hole 76 a of the insulating member 76.
One end of the lead portion 77a is connected to the porous electrode 77, and is disposed so as to extend in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 3) of the gas sensor element 7 (element main body portion 70). One end of the lead portion 79a is connected to the porous electrode 79, and is disposed so as to extend in the longitudinal direction of the gas sensor element 7 (element main body portion 70) (left and right direction in FIG. 3).

酸素ポンプセル89は、絶縁部材84と、固体電解質体83と、多孔質電極85と、リード部85aと、多孔質電極87と、リード部87aと、を備える。
絶縁部材84は、アルミナを主体とした板型形状の部材であり、厚さ方向に貫通する貫通孔84aを備える。固体電解質体83は、絶縁部材84の貫通孔84aに配置される。一対の多孔質電極85、87は、固体電解質体83を挟み込むように、固体電解質体83の表面および裏面に配置される。
The oxygen pump cell 89 includes an insulating member 84, a solid electrolyte body 83, a porous electrode 85, a lead portion 85a, a porous electrode 87, and a lead portion 87a.
The insulating member 84 is a plate-shaped member mainly composed of alumina, and includes a through hole 84a penetrating in the thickness direction. The solid electrolyte body 83 is disposed in the through hole 84 a of the insulating member 84. The pair of porous electrodes 85 and 87 are disposed on the front and back surfaces of the solid electrolyte body 83 so as to sandwich the solid electrolyte body 83.

つまり、酸素ポンプセル89は、固体電解質体83が絶縁部材84の貫通孔84aに埋設される構成の埋設型セルである。
リード部85aは、一端が多孔質電極85に接続されると共に、ガスセンサ素子7(素子本体部70)の長手方向(図3では、左右方向)に延びるように配置される。リード部87aは、一端が多孔質電極87に接続されると共に、ガスセンサ素子7(素子本体部70)の長手方向(図3では、左右方向)に延びるように配置される。
That is, the oxygen pump cell 89 is an embedded type cell having a configuration in which the solid electrolyte body 83 is embedded in the through hole 84 a of the insulating member 84.
One end of the lead portion 85a is connected to the porous electrode 85, and is disposed so as to extend in the longitudinal direction of the gas sensor element 7 (element main body portion 70) (left and right direction in FIG. 3). One end of the lead portion 87a is connected to the porous electrode 87, and is disposed so as to extend in the longitudinal direction of the gas sensor element 7 (element main body portion 70) (left and right direction in FIG. 3).

固体電解質体75,83は、イットリアを安定化剤として固溶させたジルコニアで形成されている。なお、固体電解質体75は、積層方向に垂直な平面における断面積が、固体電解質体83よりも大きい構成である。   The solid electrolyte bodies 75 and 83 are formed of zirconia in which yttria is dissolved as a stabilizer. The solid electrolyte body 75 has a configuration in which a cross-sectional area in a plane perpendicular to the stacking direction is larger than that of the solid electrolyte body 83.

多孔質電極77,79,85,87およびリード部77a,79a,85a,87aは、Ptを主体に形成されている。
絶縁スペーサ93は、アルミナを主体とした板型形状の部材であり、中空のガス測定室91を備える。絶縁スペーサ93は、酸素濃淡電池セル81と酸素ポンプセル89との間に積層される。ガス測定室91の内側には、酸素濃淡電池セル81の一方の多孔質電極77と、酸素ポンプセル89の一方の多孔質電極87と、が露出するように配置されている。
The porous electrodes 77, 79, 85, 87 and the lead portions 77a, 79a, 85a, 87a are mainly formed of Pt.
The insulating spacer 93 is a plate-shaped member mainly made of alumina, and includes a hollow gas measuring chamber 91. The insulating spacer 93 is stacked between the oxygen concentration battery cell 81 and the oxygen pump cell 89. Inside the gas measurement chamber 91, one porous electrode 77 of the oxygen concentration battery cell 81 and one porous electrode 87 of the oxygen pump cell 89 are disposed so as to be exposed.

素子部71の側面(絶縁スペーサ93の側面)には、排ガス(測定対象ガス)の取り込み口となる2つのガス導入部94が形成されており、ガス導入部94は、ガス測定室91に連通している。2つのガス導入部94からガス測定室91までの各経路には、拡散律速部95が形成されている。拡散律速部95は、例えば、アルミナ等からなる多孔質体で構成されており、測定対象ガスがガス測定室91へ流入する際の律速を行う。拡散律速部95は、その一部がガス導入部94から露出する状態で備えられている。   Two gas introduction portions 94 serving as intake ports for exhaust gas (measurement target gas) are formed on the side surface of the element portion 71 (side surface of the insulating spacer 93). The gas introduction portion 94 communicates with the gas measurement chamber 91. doing. In each path from the two gas introduction portions 94 to the gas measurement chamber 91, a diffusion rate controlling portion 95 is formed. The diffusion rate controlling unit 95 is made of, for example, a porous body made of alumina or the like, and performs rate limiting when the measurement target gas flows into the gas measurement chamber 91. The diffusion control unit 95 is provided in a state where a part thereof is exposed from the gas introduction unit 94.

つまり、このガスセンサ素子7においては、ガス導入部94は、素子本体部70の最外面において異なる2方向に向けて形成されており、拡散律速部95は、異なる2方向に向けて露出している。   That is, in this gas sensor element 7, the gas introduction part 94 is formed in two different directions on the outermost surface of the element body part 70, and the diffusion rate controlling part 95 is exposed in two different directions. .

絶縁基板97は、アルミナを主体とした板型形状の部材であり、厚さ方向に貫通する空間部97aを備える。この絶縁基板97の空間部97aには、拡散律速部95と同様の多孔質体で構成された通気部99が埋設されている。この通気部99は、酸素ポンプセル89の多孔質電極85を測定対象ガスに晒している。   The insulating substrate 97 is a plate-shaped member mainly made of alumina, and includes a space portion 97a penetrating in the thickness direction. In the space portion 97 a of the insulating substrate 97, a ventilation portion 99 made of a porous body similar to the diffusion rate controlling portion 95 is embedded. The ventilation part 99 exposes the porous electrode 85 of the oxygen pump cell 89 to the measurement target gas.

なお、ガス測定室91は、素子本体部70(詳細には、素子部71)のうち先端側(図3における左側)に位置するように形成されている。素子部71の長手方向のうち、ガス測定室91の形成領域およびガス測定室91よりも先端側となる領域は、酸素を検知するための検知部90として備えられる。   The gas measurement chamber 91 is formed so as to be located on the distal end side (left side in FIG. 3) of the element main body portion 70 (specifically, the element portion 71). Of the longitudinal direction of the element unit 71, the region where the gas measurement chamber 91 is formed and the region closer to the tip than the gas measurement chamber 91 are provided as a detection unit 90 for detecting oxygen.

一方、ヒータ73は、アルミナを主体とする絶縁基板101、103の間に、Ptを主体とする発熱抵抗体パターン105が挟み込まれて形成されている。
このようなガスセンサ素子7では、第1主面21の後端側(図3における右側)に3個の電極パッド25,27,29が形成され、第2主面23の後端側に2個の電極パッド31、33が形成されている。
On the other hand, the heater 73 is formed by sandwiching a heating resistor pattern 105 mainly composed of Pt between insulating substrates 101 and 103 mainly composed of alumina.
In such a gas sensor element 7, three electrode pads 25, 27, and 29 are formed on the rear end side (right side in FIG. 3) of the first main surface 21, and two electrodes are formed on the rear end side of the second main surface 23. Electrode pads 31 and 33 are formed.

このうち、第1主面21の1つの電極パッド29(図2の右側電極パッド)は、図3に示すように、絶縁基板97に設けられるスルーホール161、絶縁部材84に設けられるスルーホール165、絶縁スペーサ93に設けられるスルーホール171、リード部77aを介して、酸素濃淡電池セル81の多孔質電極77に電気的に接続される。また、この電極パッド29は、絶縁基板97に設けられるスルーホール161、絶縁部材84に設けられるスルーホール165、リード部87aを介して、酸素ポンプセル89の多孔質電極87にも電気的に接続される。よって、多孔質電極77と多孔質電極87とは、同電位で電気的に接続される。   Among these, one electrode pad 29 (the right electrode pad in FIG. 2) on the first main surface 21 has a through hole 161 provided in the insulating substrate 97 and a through hole 165 provided in the insulating member 84 as shown in FIG. , And electrically connected to the porous electrode 77 of the oxygen concentration battery cell 81 through the through hole 171 provided in the insulating spacer 93 and the lead portion 77a. The electrode pad 29 is also electrically connected to the porous electrode 87 of the oxygen pump cell 89 through a through hole 161 provided in the insulating substrate 97, a through hole 165 provided in the insulating member 84, and a lead portion 87a. The Therefore, the porous electrode 77 and the porous electrode 87 are electrically connected at the same potential.

なお、各スルーホール(スルーホール161,165等)においては、内部に導体が配置されている。スルーホールの内部における導体の配置形態としては、スルーホールの内周壁面に導体が形成されてスルーホールの貫通方向となる中心軸部分が中空状態である配置形態や、スルーホールの内部に導体が充填されている配置形態などが挙げられる。   In each through hole (through holes 161, 165, etc.), a conductor is disposed inside. As for the arrangement form of the conductor inside the through hole, the conductor is formed on the inner peripheral wall surface of the through hole and the central axis portion in the through hole penetration direction is hollow, or the conductor is inside the through hole. The arrangement | positioning form etc. with which it is filled are mentioned.

また、電極パッド27(図2の中央電極パッド)は、図3に示すように、絶縁基板97に設けられるスルーホール162、絶縁部材84に設けられるスルーホール166、絶縁スペーサ93に設けられるスルーホール172、絶縁部材76に設けられるスルーホール176、リード部79aを介して、酸素濃淡電池セル81の多孔質電極79と電気的に接続される。更に、電極パッド25(図2の左側電極パッド)は、図3に示すように、絶縁基板97に設けられるスルーホール163、リード部85aを介して、酸素ポンプセル89の多孔質電極85と電気的に接続されている。   Further, as shown in FIG. 3, the electrode pad 27 (center electrode pad in FIG. 2) is a through hole 162 provided in the insulating substrate 97, a through hole 166 provided in the insulating member 84, and a through hole provided in the insulating spacer 93. 172, electrically connected to the porous electrode 79 of the oxygen concentration battery cell 81 through the through hole 176 provided in the insulating member 76 and the lead portion 79a. Further, as shown in FIG. 3, the electrode pad 25 (left electrode pad in FIG. 2) is electrically connected to the porous electrode 85 of the oxygen pump cell 89 through a through hole 163 and a lead portion 85a provided in the insulating substrate 97. It is connected to the.

また、電極パッド31、33は、図3に示すように、絶縁基板103に設けられたスルーホール181,182を介して、発熱抵抗体パターン105の両端に、各々電気的に接続されている。   Further, as shown in FIG. 3, the electrode pads 31 and 33 are electrically connected to both ends of the heating resistor pattern 105 through through holes 181 and 182 provided in the insulating substrate 103.

図2に戻り、上述した構成のガスセンサ素子7は、長尺の略直方体形状の板材であるので、その径方向の外周側の角部には、その長手方向(図2のY方向)に沿って伸びる4つの辺(長手稜線)H1、H2、H3、H4を備えている。   Returning to FIG. 2, the gas sensor element 7 having the above-described configuration is a long, substantially rectangular parallelepiped-shaped plate member, and therefore, along the longitudinal direction (Y direction in FIG. 2) at the corner portion on the outer peripheral side in the radial direction. 4 sides (longitudinal ridge lines) H1, H2, H3, and H4.

詳しくは、ガスセンサ素子7は、ガスセンサ素子7の長手方向に沿って延びる4つの外周壁として、第1主面21および第2主面23と、第1主面21および第2主面23に連接された第1側面111および第2側面113と、を備えている。また、第1主面21と第1側面111との間の稜線である第1辺H1と、第1主面21と第2側面113との間の稜線である第2辺H2と、第2主面23と第2側面113との間の稜線である第3辺H3と、第2主面23と第1側面111との間の稜線である第4辺H4とを備えている。   Specifically, the gas sensor element 7 is connected to the first main surface 21 and the second main surface 23 and the first main surface 21 and the second main surface 23 as four outer peripheral walls extending along the longitudinal direction of the gas sensor element 7. The first side surface 111 and the second side surface 113 are provided. The first side H1 that is a ridge line between the first main surface 21 and the first side surface 111, the second side H2 that is a ridge line between the first main surface 21 and the second side surface 113, and the second A third side H3 that is a ridge line between the main surface 23 and the second side surface 113 and a fourth side H4 that is a ridge line between the second main surface 23 and the first side surface 111 are provided.

ガスセンサ素子7の後端側(図2の上方)には、長手方向に垂直な後端面129が形成されている。
[1−3.電極パッドおよびスルーホール]
次に、ガスセンサ素子7の電極パッド25,27,29およびスルーホールについて説明する。
A rear end surface 129 perpendicular to the longitudinal direction is formed on the rear end side (upper side in FIG. 2) of the gas sensor element 7.
[1-3. Electrode pads and through holes]
Next, the electrode pads 25, 27, 29 and the through holes of the gas sensor element 7 will be described.

図4に、ガスセンサ素子7の後端側における電極パッド25,27,29の配置状態を表した説明図を示す。
電極パッド25,電極パッド27,電極パッド29は、それぞれ先端側領域(図4では左側)においてスルーホール163,162,161と接続されるように、ガスセンサ素子7の第1主面21に形成されている。換言すれば、複数のスルーホール163,162,161は、絶縁基板97のうち、それぞれの接続先となる電極パッド25,27,29の先端領域に形成される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the arrangement state of the electrode pads 25, 27, 29 on the rear end side of the gas sensor element 7.
The electrode pad 25, the electrode pad 27, and the electrode pad 29 are formed on the first main surface 21 of the gas sensor element 7 so as to be connected to the through holes 163, 162, and 161 in the tip end region (left side in FIG. 4), respectively. ing. In other words, the plurality of through holes 163, 162, 161 are formed in the tip regions of the electrode pads 25, 27, 29 that are the connection destinations of the insulating substrate 97.

このように構成されたガスセンサ素子7では、電極パッド25,27,29のうち先端領域にスルーホール163,162,161が形成されており、電極パッド25,27,29のうち長手方向における後端領域および中央領域にはスルーホール163,162,161は形成されていない。そして、電極パッド25,27,29のうち先端領域以外の箇所(換言すれば、後端領域および中央領域のうちいずれかの箇所)は大きい面積を占めるため、接続端子15を電極パッド25,27,29のうち先端側領域以外の箇所に当接させることは容易である。   In the gas sensor element 7 configured as described above, through holes 163, 162, 161 are formed in the tip region of the electrode pads 25, 27, 29, and the rear end of the electrode pads 25, 27, 29 in the longitudinal direction is formed. Through holes 163, 162, and 161 are not formed in the region and the central region. In addition, the electrode pad 25, 27, 29 has a portion other than the tip region (in other words, any one of the rear end region and the central region) occupies a large area. , 29 can be easily brought into contact with a portion other than the tip side region.

このように、電極パッド25,27,29のうち先端領域以外の箇所で接続端子15と接続する構成を採ることが容易となるため、接続端子15がスルーホール163,162,161と当接するのを抑制でき、接続端子15と電極パッド25,27,29との電気的接続が不良となるのを抑制できる。   Thus, since it becomes easy to take the structure which connects with the connection terminal 15 in locations other than a front-end | tip area | region among electrode pads 25, 27, and 29, the connection terminal 15 contacts the through holes 163, 162, and 161. It is possible to suppress the electrical connection between the connection terminal 15 and the electrode pads 25, 27, 29.

また、このように構成されたガスセンサ素子7では、電極パッド25,27,29に接続される接続端子15との組み付け工程において、接続端子15をガスセンサ素子7の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、スルーホール163,162,161の上を接続端子15が移動することがない。このため、接続端子15の一部がスルーホール163,162,161に引っかかり接続端子15が変形することを抑制でき、接続端子15の変形に伴う接続端子15と電極パッド25,27,29との電気的接続不良(断線異常)が発生することを抑制できる。   Further, in the gas sensor element 7 configured in this way, in the assembly process with the connection terminal 15 connected to the electrode pads 25, 27, and 29, the connection terminal 15 is moved from the rear end side to the front end side of the outer surface of the gas sensor element 7. When moving (sliding), the connection terminal 15 does not move over the through holes 163, 162, 161. For this reason, it can suppress that a part of connection terminal 15 is caught in the through holes 163, 162, 161 and the connection terminal 15 is deformed, and the connection terminal 15 and the electrode pads 25, 27, 29 accompanying the deformation of the connection terminal 15 are prevented. Occurrence of poor electrical connection (abnormal disconnection) can be suppressed.

次に、ガスセンサ素子7においては、複数の電極パッド25,27,29は、絶縁基板97の板面(第1主面21)の幅方向(図4の上下方向)における隙間を介して配置されている。   Next, in the gas sensor element 7, the plurality of electrode pads 25, 27, and 29 are arranged via gaps in the width direction (vertical direction in FIG. 4) of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97. ing.

具体的には、電極パッド25と電極パッド27とは、幅方向における隙間Cw1を介して配置されており、電極パッド27と電極パッド29とは、幅方向における隙間Cw2を介して配置されている。   Specifically, the electrode pad 25 and the electrode pad 27 are arranged via a gap Cw1 in the width direction, and the electrode pad 27 and the electrode pad 29 are arranged via a gap Cw2 in the width direction. .

このような構成であれば、ガスセンサ素子7と接続端子15との組み付け工程において、接続端子15をガスセンサ素子7の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、接続端子15によって電極パッド25,27,29が削られて削りカスが生じたとしても、電極パッド25,27,29同士の短絡異常が生じがたくなる。   With this configuration, when the connection terminal 15 is moved (slid) from the rear end side to the front end side of the outer surface of the gas sensor element 7 in the assembly process of the gas sensor element 7 and the connection terminal 15, the connection terminal 15, even if the electrode pads 25, 27, and 29 are cut and scraps are generated, short-circuit abnormality between the electrode pads 25, 27, and 29 is less likely to occur.

つまり、電極パッド25,27,29の削りカスが生じた場合、削りカスの移動方向は、接続端子15の移動方向である絶縁基板97の第1主面21の長手方向(図4では左右方向)となり、絶縁基板97の第1主面21の幅方向(図4では上下方向)への移動範囲は小さい。そして、電極パッド25,27,29同士が幅方向における隙間を介して配置されているため、削りカスによって電極パッド25,27,29同士が導通することが生じがたくなり、電極パッド25,27,29同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   That is, when the scraps of the electrode pads 25, 27, and 29 are generated, the movement direction of the scraps is the longitudinal direction of the first main surface 21 of the insulating substrate 97 that is the movement direction of the connection terminal 15 (the horizontal direction in FIG. 4). Thus, the range of movement of the first main surface 21 of the insulating substrate 97 in the width direction (vertical direction in FIG. 4) is small. Since the electrode pads 25, 27, and 29 are disposed with a gap in the width direction, it is difficult for the electrode pads 25, 27, and 29 to be electrically connected to each other due to the shavings. , 29 are electrically connected to each other, so that poor electrical connection (short circuit abnormality) is less likely to occur.

次に、電極パッド25,27,29は、それぞれ、スルーホール163,162,161の中心点よりも後端側領域の最大幅寸法Wr1,Wr2,Wr3が、スルーホール163,162,161の中心点よりも先端側領域の最大幅寸法Wf1,Wf2,Wf3よりも大きい形状である。   Next, the electrode pads 25, 27, and 29 have the maximum width dimensions Wr 1, Wr 2, and Wr 3 in the rear end side regions from the center points of the through holes 163, 162, and 161, respectively. The shape is larger than the maximum width dimensions Wf1, Wf2, Wf3 of the tip side region from the point.

つまり、電極パッド25,27,29のうちスルーホール163,162,161の中心点よりも後端側領域は、接続端子15との当接領域となるため、この最大幅寸法Wr1,Wr2,Wr3が大きく確保された電極パッド25,27,29は、接続端子15との接触状態が良好となる。   That is, the rear end region of the electrode pads 25, 27, and 29 with respect to the center point of the through holes 163, 162, and 161 serves as a contact region with the connection terminal 15. Therefore, the maximum width dimensions Wr1, Wr2, Wr3. The electrode pads 25, 27, and 29 that are secured to have a good contact state with the connection terminal 15.

次に、ガスセンサ素子7おいては、複数のスルーホール163,162,161同士の距離は、2.3[mm]以下である。具体的には、スルーホール163とスルーホール162との距離L1は、2.3[mm]であり、スルーホール162とスルーホール161との距離L2は、2.3[mm]である。   Next, in the gas sensor element 7, the distance between the plurality of through holes 163, 162, 161 is 2.3 [mm] or less. Specifically, the distance L1 between the through hole 163 and the through hole 162 is 2.3 [mm], and the distance L2 between the through hole 162 and the through hole 161 is 2.3 [mm].

図5に、ガスセンサ素子7のうちスルーホールの形成領域における内部構造を表した拡大断面図を示す。
このように複数のスルーホール163,162,161同士の距離が2.3[mm]以下となるように、スルーホール163,162,161を配置することで、スルーホール163,162,161の形成領域を小さくすることができ、ガスセンサ素子7の小型化が可能となる。
FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional view showing the internal structure of the gas sensor element 7 in the through hole formation region.
By arranging the through holes 163, 162, 161 so that the distance between the plurality of through holes 163, 162, 161 is 2.3 mm or less, the through holes 163, 162, 161 are formed. The area can be reduced, and the gas sensor element 7 can be downsized.

なお、ガスセンサ素子7では、酸素濃淡電池セル81および酸素ポンプセル89として埋設型セルを備えることから、スルーホールをセルに形成する場合には、固体電解質体ではなく絶縁部材76,絶縁部材84に形成できる。このため、複数のスルーホール165,166同士の距離を4.8[mm]未満に設定しても、複数のスルーホール165,166の間に固体電解質体83、75を介したリーク電流(漏れ電流)が発生することを抑制できる。   Since the gas sensor element 7 includes embedded cells as the oxygen concentration battery cell 81 and the oxygen pump cell 89, when the through hole is formed in the cell, it is formed not in the solid electrolyte body but in the insulating member 76 and the insulating member 84. it can. For this reason, even if the distance between the plurality of through-holes 165 and 166 is set to less than 4.8 [mm], the leakage current (leakage) between the plurality of through-holes 165 and 166 via the solid electrolyte bodies 83 and 75. (Current) can be suppressed.

[1−4.ガスセンサの製造方法]
本実施形態の空燃比センサ1の製造方法について、図6〜図7に基づいて説明する。
図6は、ガスセンサ素子の成形体141の製造方法に関する説明図であり、図7は、ガスセンサ素子の製造途中段階を示す説明図である。
[1-4. Manufacturing method of gas sensor]
A method for manufacturing the air-fuel ratio sensor 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is an explanatory diagram relating to a method for manufacturing the molded body 141 of the gas sensor element, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing a stage in the middle of manufacturing the gas sensor element.

ガスセンサ素子7を製造する場合、まず、公知のガスセンサ素子7の材料となる各種積層材料、即ち、素子部71の固体電解質体75、83となる未焼成固体電解質シートや、素子部71の絶縁部材76や絶縁部材84や絶縁基板97となる未焼成絶縁シートや、ヒータ73の絶縁基板101、103となる未焼成絶縁シートなどを積層状態とし、未圧着積層体を得る。なお、この未圧着積層体には、電極パッド25,27,29,31,33となる未焼成電極パッドなどが形成されている。   When manufacturing the gas sensor element 7, first, various laminated materials as materials of the known gas sensor element 7, that is, an unfired solid electrolyte sheet that becomes the solid electrolyte bodies 75 and 83 of the element portion 71, and an insulating member of the element portion 71. 76, the insulating member 84, the unsintered insulating sheet to be the insulating substrate 97, the unsintered insulating sheets to be the insulating substrates 101 and 103 of the heater 73, and the like are laminated to obtain an uncompressed laminate. In this non-bonded laminate, unfired electrode pads to be the electrode pads 25, 27, 29, 31, 33 are formed.

これらのうち、例えば、未焼成固体電解質シートを形成する場合、まず、ジルコニアを主体とするセラミック粉末に対して、アルミナ粉末やブチラール樹脂などを加えて、さらに混合溶媒(トルエン及びメチルエチルケトン)を混合して、スラリーを生成する。そして、このスラリーをドクターブレード法によりシート状とし、混合溶媒を揮発させることで未焼成固体電解質シートが作製される。   Among these, for example, when forming an unfired solid electrolyte sheet, first, alumina powder or butyral resin is added to ceramic powder mainly composed of zirconia, and a mixed solvent (toluene and methyl ethyl ketone) is further mixed. To produce a slurry. The slurry is made into a sheet by the doctor blade method, and the mixed solvent is volatilized to produce an unfired solid electrolyte sheet.

また、未焼成絶縁シートを形成する場合、まず、アルミナを主体とするセラミック粉末に対して、ブチラール樹脂とジブチルフタレートとを加えて、更に混合溶媒(トルエン及びメチルエチルケトン)を混合して、スラリーを生成する。そして、このスラリーをドクターブレード法によりシート状とし、混合溶媒を揮発させることで未焼成絶縁シートが作製される。   When forming an unsintered insulating sheet, first, butyral resin and dibutyl phthalate are added to ceramic powder mainly composed of alumina, and a mixed solvent (toluene and methyl ethyl ketone) is further mixed to produce a slurry. To do. The slurry is made into a sheet by a doctor blade method, and the mixed solvent is volatilized to produce an unfired insulating sheet.

さらに、未焼成の拡散律速部を形成する場合、まず、アルミナ粉末100質量%、加熱焼失材(例えば、カーボンなど)及び可塑剤を湿式混合により分散したスラリーを生成する。可塑剤はブチラール樹脂及びDBPを有する。このスラリーを用い、焼成後に拡散律速部95や通気部99となる部位に、未焼成の拡散律速部を形成する。   Furthermore, when forming an unsintered diffusion rate-determining part, first, a slurry in which 100% by mass of alumina powder, a heat-dissipated material (for example, carbon) and a plasticizer are dispersed by wet mixing is generated. The plasticizer has a butyral resin and DBP. Using this slurry, an unsintered diffusion rate controlling part is formed at a site that becomes the diffusion rate controlling part 95 and the ventilation part 99 after firing.

そして、この未圧着積層体を1MPaで加圧することにより、図6に示す様な圧着された成形体141を得る。なお、加圧前の未圧着積層体を得るまでの製造方法については、公知のガスセンサ素子の製造方法と同様であるため詳細な説明は省略する。   Then, by pressing the uncompressed laminate at 1 MPa, a compacted compact 141 as shown in FIG. 6 is obtained. In addition, since it is the same as that of the manufacturing method of a well-known gas sensor element about the manufacturing method until it obtains the uncompressed laminated body before pressurization, detailed description is abbreviate | omitted.

そして、加圧により得られた成形体141を、所定の大きさで切断することにより、ガスセンサ素子7の素子部71およびヒータ73と大きさが略一致する複数(例えば10個)の未焼成積層体を得る。   Then, the green body 141 obtained by pressurization is cut into a predetermined size, whereby a plurality of (for example, 10) unfired laminated layers whose sizes substantially match the element portions 71 and the heaters 73 of the gas sensor element 7. Get the body.

その後、この未焼成積層体を樹脂抜きし、さらに焼成温度1500℃にて、1時間で本焼成して、図7に示す様な焼成積層体143を得る。この焼成積層体143は、素子本体部70に相当する。   Thereafter, the unfired laminate is removed from the resin, and further fired at a firing temperature of 1500 ° C. for 1 hour to obtain a fired laminate 143 as shown in FIG. This fired laminate 143 corresponds to the element body 70.

このようにして素子本体部70を得た後、この素子本体部70の先端側の周囲に、焼成後に保護層17(図2参照)となる未焼成保護層を形成する。
その後、未焼成保護層の熱処理を行う。具体的には、未焼成保護層が形成された素子本体部70を、熱処理温度1000℃、熱処理時間3時間で熱処理を行い、保護層17が形成されたガスセンサ素子7を得る。
After obtaining the element body 70 in this manner, an unfired protective layer that becomes the protective layer 17 (see FIG. 2) after firing is formed around the tip side of the element body 70.
Thereafter, the unfired protective layer is heat-treated. Specifically, the element main body portion 70 on which the unfired protective layer is formed is heat-treated at a heat treatment temperature of 1000 ° C. and a heat treatment time of 3 hours to obtain the gas sensor element 7 on which the protective layer 17 is formed.

このようにしてガスセンサ素子7を得た後、ガスセンサ素子7を主体金具5に組み付ける組付工程を行う。
即ち、この工程では、上記製造方法で作製されたガスセンサ素子7を金属ホルダ51に挿入し、さらにガスセンサ素子7をセラミックホルダ41、滑石リング43で固定し、組み立て体を作製する。その後、この組み立て体を主体金具5に固定し、ガスセンサ素子7の軸線O方向後端部側を滑石リング45、セラミックスリーブ9に挿通させつつ、これらを主体金具5に挿入する。
After obtaining the gas sensor element 7 in this way, an assembling step for assembling the gas sensor element 7 to the metal shell 5 is performed.
That is, in this step, the gas sensor element 7 produced by the above manufacturing method is inserted into the metal holder 51, and the gas sensor element 7 is fixed by the ceramic holder 41 and the talc ring 43, thereby producing an assembly. Thereafter, the assembly is fixed to the metal shell 5, and the rear end side of the gas sensor element 7 in the direction of the axis O is inserted into the talc ring 45 and the ceramic sleeve 9, and these are inserted into the metal shell 5.

そして、主体金具5の後端部47にてセラミックスリーブ9を加締め、下部組立体を作製する。なお、下部組立体には、あらかじめプロテクタ55が取付けられている。
一方、外筒57、セパレータ13、グロメット61などを組みつけ、上部組立体を作製する。そして、下部組立体と上部組立体とを接合し、空燃比センサ1を得る。
Then, the ceramic sleeve 9 is caulked at the rear end portion 47 of the metallic shell 5 to produce a lower assembly. A protector 55 is attached to the lower assembly in advance.
On the other hand, the outer cylinder 57, the separator 13, the grommet 61, and the like are assembled to produce an upper assembly. Then, the lower assembly and the upper assembly are joined to obtain the air-fuel ratio sensor 1.

[1−5.スルーホール間の絶縁抵抗の測定試験]
本発明のガスセンサ素子7におけるスルーホール間の絶縁抵抗を測定した測定試験について説明する。
[1-5. Measurement test of insulation resistance between through holes]
A measurement test in which the insulation resistance between through holes in the gas sensor element 7 of the present invention is measured will be described.

本試験は、ガスセンサ素子7の後端部分(電極パッド25,27,29の形成領域)を加熱して、3つのスルーホール161,162,163におけるそれぞれの間の絶縁抵抗を測定した。具体的には、「スルーホール161−163間」、「スルーホール163−162間」、「スルーホール162−161間」の3箇所の絶縁抵抗を測定した。   In this test, the rear end portion of the gas sensor element 7 (formation region of the electrode pads 25, 27, 29) was heated, and the insulation resistance between the three through holes 161, 162, 163 was measured. Specifically, three insulation resistances were measured: “between through-holes 161-163”, “between through-holes 163-162”, and “between through-holes 162-161”.

また、本測定は、ガスセンサ素子として2個の試料(第1試料、第2試料)を用いた。なお、「スルーホール161−163間」の寸法は1.2[mm]であり、「スルーホール163−162間」の寸法は2.3[mm]であり、「スルーホール162−161間」の寸法は2.3[mm]である。   In this measurement, two samples (first sample and second sample) were used as gas sensor elements. The dimension of “between through-holes 161-163” is 1.2 [mm], the dimension of “between through-holes 161-162” is 2.3 [mm], and “between through-holes 162-161”. The dimension of is 2.3 [mm].

図8に、スルーホール間の絶縁抵抗を測定した試験結果を示す。
試験結果によれば、第1試料および第2試料のそれぞれが、「スルーホール161−163間」、「スルーホール163−162間」、「スルーホール162−161間」のいずれも、試験を実施した全ての温度帯域(500から700[℃])において、絶縁抵抗が10[MΩ]以上の高い値を示している。特に、500[℃]の場合には、絶縁抵抗が100[MΩ]以上を示している。
FIG. 8 shows the test results of measuring the insulation resistance between the through holes.
According to the test results, each of the first sample and the second sample was tested between “between through-holes 161-163”, “between through-holes 163-162”, and “between through-holes 162-161”. In all the temperature bands (500 to 700 [° C.]), the insulation resistance shows a high value of 10 [MΩ] or more. In particular, in the case of 500 [° C.], the insulation resistance is 100 [MΩ] or more.

なお、固体電解質体にスルーホールを形成していた従来のガスセンサ素子では、スルーホール間での漏れ電流(リーク電流)の発生を抑制するために、スルーホール間の絶縁抵抗が1.0[MΩ]以上となるように、スルーホール間の寸法を4.8[mm]以上となるように設定していた。   In the conventional gas sensor element in which the through holes are formed in the solid electrolyte body, the insulation resistance between the through holes is 1.0 [MΩ in order to suppress the occurrence of leakage current (leakage current) between the through holes. The dimension between the through holes was set to be 4.8 [mm] or more so as to be above.

これに対して、本発明のガスセンサ素子では、スルーホール間の寸法が従来よりも小さい構成であっても、スルーホール間の絶縁抵抗が10[MΩ]以上となる。
このため、本発明のガスセンサ素子は、固体電解質体にスルーホールを形成する従来のガスセンサ素子に比べて、スルーホール間の寸法を小さくすることが可能となる。
On the other hand, in the gas sensor element of the present invention, the insulation resistance between the through holes is 10 [MΩ] or more even when the dimension between the through holes is smaller than the conventional one.
For this reason, the gas sensor element of the present invention can reduce the dimension between the through holes as compared with the conventional gas sensor element in which the through holes are formed in the solid electrolyte body.

[1−6.効果]
以上説明したように、本実施形態の空燃比センサ1におけるガスセンサ素子7は、電極パッド25,電極パッド27,電極パッド29が、それぞれ先端側領域においてスルーホール163,162,161と接続されるように形成されている。換言すれば、複数のスルーホール163,162,161は、絶縁基板97のうち、それぞれの接続先となる電極パッド25,27,29の先端領域に形成されている。
[1-6. effect]
As described above, in the gas sensor element 7 in the air-fuel ratio sensor 1 of the present embodiment, the electrode pad 25, the electrode pad 27, and the electrode pad 29 are connected to the through holes 163, 162, and 161 in the tip end region, respectively. Is formed. In other words, the plurality of through holes 163, 162, 161 are formed in the tip regions of the electrode pads 25, 27, 29 that are the connection destinations of the insulating substrate 97.

このように構成されたガスセンサ素子7では、電極パッド25,27,29のうち先端領域にスルーホール163,162,161が形成されており、電極パッド25,27,29のうち長手方向における後端領域および中央領域にはスルーホール163,162,161は形成されていない。そして、電極パッド25,27,29のうち先端領域以外の箇所(換言すれば、後端領域および中央領域のうちいずれかの箇所)は大きい面積を占めるため、接続端子15を電極パッド25,27,29のうち先端側領域以外の箇所に当接させることは容易である。   In the gas sensor element 7 configured as described above, through holes 163, 162, 161 are formed in the tip region of the electrode pads 25, 27, 29, and the rear end of the electrode pads 25, 27, 29 in the longitudinal direction is formed. Through holes 163, 162, and 161 are not formed in the region and the central region. In addition, the electrode pad 25, 27, 29 has a portion other than the tip region (in other words, any one of the rear end region and the central region) occupies a large area. , 29 can be easily brought into contact with a portion other than the tip side region.

このように、電極パッド25,27,29のうち先端領域以外の箇所で接続端子15と接続する構成を採ることが容易となるため、接続端子15がスルーホール163,162,161と当接するのを抑制でき、接続端子15と電極パッド25,27,29との電気的接続が不良となるのを抑制できる。   Thus, since it becomes easy to take the structure which connects with the connection terminal 15 in locations other than a front-end | tip area | region among electrode pads 25, 27, and 29, the connection terminal 15 contacts the through holes 163, 162, and 161. It is possible to suppress the electrical connection between the connection terminal 15 and the electrode pads 25, 27, 29.

また、このように構成されたガスセンサ素子7では、電極パッド25,27,29に接続される接続端子15との組み付け工程において、接続端子15をガスセンサ素子7の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、スルーホール163,162,161の上を接続端子15が移動することがない。   Further, in the gas sensor element 7 configured in this way, in the assembly process with the connection terminal 15 connected to the electrode pads 25, 27, and 29, the connection terminal 15 is moved from the rear end side to the front end side of the outer surface of the gas sensor element 7. When moving (sliding), the connection terminal 15 does not move over the through holes 163, 162, 161.

このため、接続端子15の一部がスルーホール163,162,161に引っかかり接続端子15が変形することを抑制でき、接続端子15の変形に伴う接続端子15と電極パッド25,27,29との電気的接続不良(断線異常)が発生することを抑制できる。   For this reason, it can suppress that a part of connection terminal 15 is caught in the through holes 163, 162, 161 and the connection terminal 15 is deformed, and the connection terminal 15 and the electrode pads 25, 27, 29 accompanying the deformation of the connection terminal 15 are prevented. Occurrence of poor electrical connection (abnormal disconnection) can be suppressed.

よって、ガスセンサ素子7を備える空燃比センサ1によれば、電極パッド25,27,29と接続端子15との電気的接続不良の発生を抑制できる。また、ガスセンサ素子7を備える空燃比センサ1によれば、接続端子15に対するセンサ信号の信号経路が異常状態となることを抑制できる。   Therefore, according to the air-fuel ratio sensor 1 including the gas sensor element 7, it is possible to suppress the occurrence of poor electrical connection between the electrode pads 25, 27, and 29 and the connection terminal 15. Further, according to the air-fuel ratio sensor 1 including the gas sensor element 7, it is possible to suppress the signal path of the sensor signal to the connection terminal 15 from being in an abnormal state.

また、スルーホール162が電極パッド27の先端領域に形成される構成は、スルーホール162が電極パッド27の後端領域に形成される構成に比べて、酸素濃淡電池セル81のリード部79aの長さを短くでき、リード部79aに用いる貴金属の使用量を低減できる。これにより、ガスセンサ素子7における材料コストを低減でき、ガスセンサ素子7の製造コストを低減できる。   Further, the configuration in which the through hole 162 is formed in the tip end region of the electrode pad 27 is longer than the configuration in which the through hole 162 is formed in the rear end region of the electrode pad 27 in the length of the lead portion 79a of the oxygen concentration battery cell 81. Therefore, the amount of noble metal used for the lead portion 79a can be reduced. Thereby, the material cost in the gas sensor element 7 can be reduced, and the manufacturing cost of the gas sensor element 7 can be reduced.

次に、ガスセンサ素子7においては、電極パッド25と電極パッド27とは、絶縁基板97の板面(第1主面21)の幅方向における隙間Cw1を介して配置されており、電極パッド27と電極パッド29とは、絶縁基板97の板面(第1主面21)の幅方向における隙間Cw2を介して配置されている。   Next, in the gas sensor element 7, the electrode pad 25 and the electrode pad 27 are disposed via a gap Cw 1 in the width direction of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97. The electrode pads 29 are arranged via a gap Cw2 in the width direction of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97.

このような構成であれば、ガスセンサ素子7と接続端子15との組み付け工程において、接続端子15をガスセンサ素子7の外表面の後端側から先端側に移動(摺動)させる際に、接続端子15によって電極パッド25,27,29が削られて削りカスが生じたとしても、電極パッド25,27,29同士の短絡異常が生じがたくなる。   With this configuration, when the connection terminal 15 is moved (slid) from the rear end side to the front end side of the outer surface of the gas sensor element 7 in the assembly process of the gas sensor element 7 and the connection terminal 15, the connection terminal 15, even if the electrode pads 25, 27, and 29 are cut and scraps are generated, short-circuit abnormality between the electrode pads 25, 27, and 29 is less likely to occur.

つまり、電極パッド25,27,29の削りカスが生じた場合、削りカスの移動方向は、接続端子15の移動方向である絶縁基板97の第1主面21の長手方向(図4では左右方向)となり、絶縁基板97の第1主面21の幅方向(図4では上下方向)への移動範囲は小さい。そして、電極パッド25,27,29同士が幅方向における隙間を介して配置されているため、削りカスによって電極パッド25,27,29同士が導通することが生じがたくなり、電極パッド25,27,29同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   That is, when the scraps of the electrode pads 25, 27, and 29 are generated, the movement direction of the scraps is the longitudinal direction of the first main surface 21 of the insulating substrate 97 that is the movement direction of the connection terminal 15 (the horizontal direction in FIG. 4). Thus, the range of movement of the first main surface 21 of the insulating substrate 97 in the width direction (vertical direction in FIG. 4) is small. Since the electrode pads 25, 27, and 29 are disposed with a gap in the width direction, it is difficult for the electrode pads 25, 27, and 29 to be electrically connected to each other due to the shavings. , 29 are electrically connected to each other, so that poor electrical connection (short circuit abnormality) is less likely to occur.

よって、ガスセンサ素子7によれば、電極パッド25,27,29と接続端子15との電気的接続不良の発生を抑制できる。
次に、電極パッド25,27,29は、それぞれ、スルーホール163,162,161の中心点よりも後端側領域の最大幅寸法Wr1,Wr2,Wr3が、スルーホール163,162,161の中心点よりも先端側領域の最大幅寸法Wf1,Wf2,Wf3よりも大きい形状である。
Therefore, according to the gas sensor element 7, it is possible to suppress the occurrence of poor electrical connection between the electrode pads 25, 27, 29 and the connection terminal 15.
Next, the electrode pads 25, 27, and 29 have the maximum width dimensions Wr 1, Wr 2, and Wr 3 in the rear end side regions from the center points of the through holes 163, 162, and 161, respectively. The shape is larger than the maximum width dimensions Wf1, Wf2, Wf3 of the tip side region from the point.

電極パッド25,27,29のうちスルーホール163,162,161の中心点よりも後端側領域は、接続端子15との当接領域となるため、この最大幅寸法Wr1,Wr2,Wr3が大きく確保された電極パッド25,27,29は、接続端子15との接触状態が良好となる。   Of the electrode pads 25, 27, and 29, the rear end region of the through holes 163, 162, and 161 is a contact region with the connection terminal 15, so that the maximum width dimensions Wr 1, Wr 2, and Wr 3 are large. The secured electrode pads 25, 27 and 29 are in good contact with the connection terminal 15.

これにより、ガスセンサ素子7によれば、電極パッド25,27,29と接続端子15との電気的接続不良の発生を抑制でき、接続端子15に対するセンサ信号の信号経路が異常状態となることを抑制できる。   Thereby, according to the gas sensor element 7, generation | occurrence | production of the electrical connection defect of electrode pad 25,27,29 and the connection terminal 15 can be suppressed, and it suppresses that the signal path | route of the sensor signal with respect to the connection terminal 15 becomes an abnormal state. it can.

次に、ガスセンサ素子7においては、複数のスルーホール同士の距離は、2.3[mm]である。
このように複数のスルーホールを配置することで、スルーホールの形成領域を小さくすることができ、ガスセンサ素子の小型化が可能となる。
Next, in the gas sensor element 7, the distance between the plurality of through holes is 2.3 [mm].
By arranging a plurality of through holes in this way, the through hole formation region can be reduced, and the gas sensor element can be miniaturized.

また、上述の図8に示す試験結果から明らかなように、複数のスルーホール同士の距離をこのように設定しても、複数のスルーホール間にリーク電流(漏れ電流)が発生することを抑制できる。   Further, as is clear from the test results shown in FIG. 8 described above, even if the distance between the plurality of through holes is set in this way, the occurrence of leakage current (leakage current) between the plurality of through holes is suppressed. it can.

よって、ガスセンサ素子7によれば、複数のスルーホール間にリーク電流(漏れ電流)が発生することを抑制でき、接続端子15に対するセンサ信号の信号経路が異常状態となることを抑制できる。   Therefore, according to the gas sensor element 7, it can suppress that leak current (leakage current) generate | occur | produces between several through holes, and can suppress that the signal path | route of the sensor signal with respect to the connecting terminal 15 will be in an abnormal state.

このようなガスセンサ素子7を備える空燃比センサ1は、電極パッド25,27,29と接続端子15との電気的接続不良の発生を抑制でき、ガス検出素子の電極パッド部から接続端子15に対するセンサ信号の信号経路が異常状態となることを抑制できる。   The air-fuel ratio sensor 1 including such a gas sensor element 7 can suppress the occurrence of poor electrical connection between the electrode pads 25, 27, 29 and the connection terminal 15, and the sensor for the connection terminal 15 from the electrode pad portion of the gas detection element. It can suppress that the signal path of a signal will be in an abnormal state.

[1−7.特許請求の範囲との対応関係]
ここで、特許請求の範囲と本実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
空燃比センサ1がガスセンサの一例に相当し、酸素濃淡電池セル81および酸素ポンプセル89のそれぞれがセル(埋設型セル)の一例に相当し、絶縁基板97が絶縁基板の一例に相当し、電極パッド25,27,29が複数の電極パッド部の一例に相当する。スルーホール165,166,176がそれぞれ第1スルーホールの一例に相当し、スルーホール161,162,163がそれぞれ第2スルーホールの一例に相当する。
[1-7. Correspondence with Claims]
Here, the correspondence of the words in the claims and the present embodiment will be described.
The air-fuel ratio sensor 1 corresponds to an example of a gas sensor, each of the oxygen concentration battery cell 81 and the oxygen pump cell 89 corresponds to an example of a cell (embedded cell), the insulating substrate 97 corresponds to an example of an insulating substrate, and an electrode pad 25, 27, and 29 correspond to an example of a plurality of electrode pad portions. The through holes 165, 166, and 176 each correspond to an example of a first through hole, and the through holes 161, 162, and 163 each correspond to an example of a second through hole.

貫通孔76aが中空部の一例に相当し、絶縁部材76が枠部材の一例に相当し、貫通孔84aが中空部の一例に相当し、絶縁部材84が枠部材の一例に相当する。
多孔質電極77,79が一対の電極部の一例に相当し、多孔質電極85,87が一対の電極部の一例に相当し、リード部77a,79aが一対のリード部の一例に相当し、リード部85a,87aが一対のリード部の一例に相当する。
The through hole 76a corresponds to an example of a hollow portion, the insulating member 76 corresponds to an example of a frame member, the through hole 84a corresponds to an example of a hollow portion, and the insulating member 84 corresponds to an example of a frame member.
The porous electrodes 77 and 79 correspond to an example of a pair of electrode portions, the porous electrodes 85 and 87 correspond to an example of a pair of electrode portions, the lead portions 77a and 79a correspond to an example of a pair of lead portions, The lead portions 85a and 87a correspond to an example of a pair of lead portions.

[2.他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
[2. Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施形態では、電極パッド25,29と電極パッド27との配置に関して、絶縁基板97の板面(第1主面21)の長手方向における隙間が存在しない構成であるが、電極パッドの配置構成はこのようなものに限られることはない。   For example, in the above-described embodiment, with respect to the arrangement of the electrode pads 25 and 29 and the electrode pad 27, there is no gap in the longitudinal direction of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97. The arrangement configuration is not limited to this.

具体的には、図9に示す第2実施形態のガスセンサ素子のように、電極パッド25,29と電極パッド27とが、絶縁基板97の板面(第1主面21)の長手方向における隙間Cd1を介して配置される構成を採ることができる。   Specifically, like the gas sensor element of the second embodiment shown in FIG. 9, the electrode pads 25, 29 and the electrode pad 27 are gaps in the longitudinal direction of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97. The structure arrange | positioned via Cd1 can be taken.

このように、電極パッド25,29と電極パッド27とが互いに長手方向における隙間Cd1を介して配置されることで、電極パッド25と電極パッド27との距離、および電極パッド29と電極パッド27との距離を大きく確保できる。これにより、複数の電極パッド25,27,29は、互いの距離が離れた状態で配置されるため、何らかの異物の架橋によって複数の電極パッド25,27,29同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   As described above, the electrode pads 25 and 29 and the electrode pad 27 are arranged with the gap Cd1 in the longitudinal direction therebetween, so that the distance between the electrode pad 25 and the electrode pad 27 and the electrode pad 29 and the electrode pad 27 are A large distance can be secured. As a result, the plurality of electrode pads 25, 27, 29 are arranged at a distance from each other. Connection failure (short circuit abnormality) is less likely to occur.

また、複数の電極パッド25,27,29が、幅方向における隙間Cw1,Cw2、および長手方向における隙間Cd1を介して配置される場合には、より一層、複数の電極パッド25,27,29同士の距離が離れた状態となるため、電極パッド25,27,29同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   Further, when the plurality of electrode pads 25, 27, 29 are arranged via the gaps Cw1, Cw2 in the width direction and the gap Cd1 in the longitudinal direction, the plurality of electrode pads 25, 27, 29 are even more Since the distance between the electrode pads 25, 27 and 29 becomes conductive, poor electrical connection (short circuit abnormality) is less likely to occur.

よって、このような構成のガスセンサ素子を備えるガスセンサによれば、複数の電極パッド25,27,29同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   Therefore, according to the gas sensor including the gas sensor element having such a configuration, electrical connection failure (short circuit abnormality) due to conduction between the plurality of electrode pads 25, 27, and 29 is unlikely to occur.

次に、電極パッド25,27,29の配置に関しては、絶縁基板97の板面(第1主面21)の長手方向において重複領域が存在する構成としてもよい。具体的には、図10に示す第3実施形態のガスセンサ素子のように、電極パッド25,29と電極パッド27とが、絶縁基板97の板面(第1主面21)の長手方向における重複領域を有する配置構成を採ることができる。   Next, regarding the arrangement of the electrode pads 25, 27, and 29, an overlapping region may exist in the longitudinal direction of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97. Specifically, like the gas sensor element of the third embodiment shown in FIG. 10, the electrode pads 25 and 29 and the electrode pad 27 overlap in the longitudinal direction of the plate surface (first main surface 21) of the insulating substrate 97. An arrangement configuration having regions can be adopted.

このような構成においては、電極パッド25および電極パッド29の形状を、後端領域においてそれぞれ欠損部25aおよび欠損部29aを有する形状としても良い。これにより、電極パッド25,29と電極パッド27との距離を大きく確保することができ、電極パッドの間で漏れ電流(リーク電流)が発生することを抑制できる。   In such a configuration, the shape of the electrode pad 25 and the electrode pad 29 may be a shape having the defect portion 25a and the defect portion 29a in the rear end region, respectively. As a result, a large distance between the electrode pads 25 and 29 and the electrode pad 27 can be secured, and the occurrence of leakage current (leakage current) between the electrode pads can be suppressed.

よって、このような構成のガスセンサ素子を備えるガスセンサによれば、複数の電極パッド25,27,29同士が導通することでの電気的接続不良(短絡異常)が生じがたくなる。   Therefore, according to the gas sensor including the gas sensor element having such a configuration, electrical connection failure (short circuit abnormality) due to conduction between the plurality of electrode pads 25, 27, and 29 is unlikely to occur.

1…空燃比センサ、5…主体金具、7…ガスセンサ素子、15…接続端子、25…電極パッド、25a…欠損部、27…電極パッド、29…電極パッド、29a…欠損部、75…固体電解質体、76…絶縁部材、76a…貫通孔、77…多孔質電極、77a…リード部、79…多孔質電極、79a…リード部、81…酸素濃淡電池セル、83…固体電解質体、84…絶縁部材、84a…貫通孔、85…多孔質電極、85a…リード部、87…多孔質電極、87a…リード部、89…酸素ポンプセル、97…絶縁基板、161…スルーホール、162…スルーホール、163…スルーホール、165…スルーホール、166…スルーホール、171…スルーホール、172…スルーホール、176…スルーホール。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air-fuel ratio sensor, 5 ... Metal fitting, 7 ... Gas sensor element, 15 ... Connection terminal, 25 ... Electrode pad, 25a ... Defect part, 27 ... Electrode pad, 29 ... Electrode pad, 29a ... Defect part, 75 ... Solid electrolyte , 76 ... insulating member, 76a ... through-hole, 77 ... porous electrode, 77a ... lead portion, 79 ... porous electrode, 79a ... lead portion, 81 ... oxygen concentration battery cell, 83 ... solid electrolyte body, 84 ... insulation Member 84a ... through hole 85 ... porous electrode 85a ... lead portion 87 ... porous electrode 87a ... lead portion 89 ... oxygen pump cell 97 ... insulating substrate 161 ... through hole 162 ... through hole 163 ... through hole, 165 ... through hole, 166 ... through hole, 171 ... through hole, 172 ... through hole, 176 ... through hole.

Claims (5)

長手方向に延びる板型形状の絶縁材料で構成されて先端側に中空部を有すると共に、後端側において厚さ方向に貫通して内部に導体が配置される複数の第1スルーホールを有する枠部材と、前記中空部に配置される固体電解質体と、前記固体電解質体の外面に形成される一対の電極部と、前記電極部および前記第1スルーホールに接続されると共に前記長手方向に延びる一対のリード部と、を備えるセルと、
前記セルに積層される板型形状の絶縁性材料で形成され、後端側において厚さ方向に貫通して内部に導体が配置されるとともに前記複数の第1スルーホールに連通してなる複数の第2スルーホールを有する絶縁基板と、
前記絶縁基板の外面に配置される前記複数の第2スルーホールに接続される複数の電極パッド部と、を有するガスセンサ素子と、
前記電極パッド部に接続される複数の接続端子と、
前記接続端子が前記電極パッド部に接続された状態で前記ガスセンサ素子を保持する主体金具と、
を備えて、測定対象ガス中の特定ガス成分を検出するガスセンサであって、
前記複数の第2スルーホールは、前記絶縁基板のうち、それぞれの接続先となる前記電極パッド部の先端領域に形成されること、
を特徴とするガスセンサ。
A frame having a plurality of first through holes which are made of a plate-shaped insulating material extending in the longitudinal direction, have a hollow portion on the front end side, and penetrate through in the thickness direction on the rear end side and have conductors disposed therein. A member, a solid electrolyte body disposed in the hollow part, a pair of electrode parts formed on an outer surface of the solid electrolyte body, and connected to the electrode part and the first through hole and extending in the longitudinal direction A cell comprising a pair of lead portions;
A plurality of plate-shaped insulating materials laminated on the cell, and a conductor is disposed inside the rear end side in the thickness direction and communicated with the plurality of first through holes. An insulating substrate having a second through hole;
A plurality of electrode pad portions connected to the plurality of second through holes disposed on the outer surface of the insulating substrate, and a gas sensor element,
A plurality of connection terminals connected to the electrode pad portion;
A metal shell for holding the gas sensor element in a state where the connection terminal is connected to the electrode pad portion;
A gas sensor for detecting a specific gas component in the measurement target gas,
The plurality of second through holes are formed in a tip region of the electrode pad portion to be a connection destination of each of the insulating substrates.
A gas sensor.
複数の前記電極パッド部は、前記絶縁基板の板面の幅方向における隙間を介して配置されること、
を特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
A plurality of the electrode pad portions are arranged via gaps in the width direction of the plate surface of the insulating substrate;
The gas sensor according to claim 1.
複数の前記電極パッド部は、前記絶縁基板の板面の長手方向における隙間を介して配置されること、
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のガスセンサ。
A plurality of the electrode pad portions are disposed via gaps in the longitudinal direction of the plate surface of the insulating substrate;
The gas sensor according to claim 1 or 2, wherein:
前記複数の第1スルーホール同士の距離は、2.3[mm]以下であること、
を特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のガスセンサ。
The distance between the plurality of first through holes is 2.3 [mm] or less,
The gas sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein:
前記電極パッド部は、前記第2スルーホールの中心点よりも後端側領域の最大幅寸法が、前記第2スルーホールの中心点よりも先端側領域の最大幅寸法よりも大きい形状であること、
を特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のガスセンサ。
The electrode pad portion has a shape in which the maximum width dimension of the rear end side region from the center point of the second through hole is larger than the maximum width dimension of the tip side region from the center point of the second through hole. ,
The gas sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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